基于北斗系统与视频图像技术的智能公交助手

　　摘要：不同于以往的出行方式，智能公交的出现大大方便了人们的生活。你可以随时了解自己周边的公交动态，了解自己所在的公交路线，获知线上的所有站点包括公交的前进方向等。它大大提高了人们的出行效率，缩短了人们等车候车的时间。而数据系统的实现则更好地辅助软件实现了各种功能。

　　关键词：基于北斗系统与视频图像技术;智能公交;助手

　　1、前言

　　公交車已经是每个城市重要的细胞。伴随着智能公交的应用，城市的交通拥挤现状有所改善，但依然出现特定线路公交车挤爆满，而其他线路的公交车却很少有人乘坐的现象。

　　2、方案设计

　　本文提出了一种智能公交车助手，即利用北斗系统定位、传输功能和视频图像检测技术来帮助乘客更有效乘车。该助手通过公交车上和公交站的专用摄像头采集的视频信息，对公交车上和公交站人数进行统计，经计算机信息处理中心分析处理，采用GIS地理信息系统技术与地图叠加，形成一张具有公交车上和车站人数(密集度)的地图，方便用户选择最合适的乘公交站地点以及乘坐公交车的时间。

　　3、工作模块

　　3.1信息收集模块

　　(1)公交智能监护系统装置包括：公交车上和公交站专用摄像机，视频监控服务器(可接收由北斗系统定位得到的位置信息)，视频存储服务器。安装在公交车上和公交车站的视频终端装置，将收集到的视频图像信息和由北斗卫星导航系统得到的精确位置信息暂存在视频存储服务器的信息存储单元中，再经4G通信技术发送到计算机信息处理中心，获得信息发射点的地理位置信息，为缓解拥堵、选择合适的上车地点与公交车提供依据。

　　(2)客户端在申请服务的时候将它的位置和需求位置信息发送至计算机信息处理中心。

　　3.2通信模块

　　(1)公交智能监视系统支持最多4路实时视频和4路视频录像;采用三层C/S架构设计，可适应不同的应用需求和运营商的网络环境，更加及时和快速处理各类数据。

　　(2)利用北斗的短报文传通信功能，将定位得到的所有公交车和公交车站的位置信息发给计算机处理中心，以便能够更好地匹配识别视频终端发送的视频和位置信息。

　　(3)客户端(用户)的地理位置和需求位置等信息通过4G通信网络传输到计算机信息处理中心。

　　(4)将经过计算机信息处理中心处理后的结果信息(最合适的公交站和公交车以及全程路线、所需时间等信息)发送给客户端。

　　3.3信息处理模块

　　该模块是计算机处理中心以GIS地理信息系统为基础接收来自公交智能监视系统的视频图像、地理位置以及北斗系统精确的位置信息，匹配对应位置后，采用运动目标检测和目标跟踪的方法进行人数统计;将统计结果与GIS系统的地图结合生成一张具有公交车和车站人数(密集度)的地图。

　　3.4客户端

　　通过手机客户端的公交助手可以显示实时公交车所在位置和所走的线路，可以查询某一条特定线路的人数变化从而自主选择自己需要乘坐的公交车，其独特功能是和公交系统的流量对接，实时显示公交车辆的调度，可到站提醒。

　　4、工作原理

　　4.1总体工作具体原理

　　安置的专用摄像头对各个地点的视频图像进行采集，通过视频监控服务器和视频存储服务器处理压缩视频图像信息并存储;视频终端将视频图像信息和北斗系统定位得到的位置信息传输至计算机信息处理中心，处理生成具体的每辆公交车和公交车站的人数(密度集)信息，与短报通信技术发来的地理位置信息、GIS系统与地图叠加后形成一张新的具有公交车和车站人数(密集度)的地图。

　　4.2检测密集程度具体工作原理

　　4.2.1运动目标检测

　　具体流程如右图所示：

　　实现运动目标检测主要包括运动目标检测与乘客头部目标提取。其中运动目标检测的方法采用帧间差分法。这种方法是通过对连续两帧或三帧图像的差值计算信息的运动目标检测，它可以很好地适用于存在多个获得运动物体位置和形状等动目标和摄像机移动的情况。通过对差分结果进行二值化滤波，以准确判断运动目标的存在，并获取目标所在区域。过程如图：

　　乘客头部目标的提取通过灰度拉伸，增强了头部目标的辨识度，克服了光照不足、头部阴影所带来的影响;通过形态学处理和构造头部轮廓相似度目标函数，实现了对头部目标的准确提取。该方法计算简单，检测精度高，具有很好的实时性、准确性和抗干扰能力。

　　4.2.2目标跟踪采用基于特征的跟踪方法。

　　利用目标的颜色直方图的方法，可以有效解决由于乘客在运动的过程中与摄像机的相对位置发生改变，无法仅依靠图像的轮廓特征准确对头部目标进行跟踪的问题，可克服头部目标的部分遮挡。合适采用Mean-shift方法，利用颜色直方图建立目标模板，进行头部目标跟踪。MeanShift算法是一种基于密度梯度的无参数估计方法，从空间任意一点，沿核密度的梯度上升方向，进行迭代搜索，最终可以收敛于核密度估计函数的局部极大值处。

　　5、创新点及应用

　　(1)该助手主要为公交出行设计，与计算机、智能公交系统以及北斗卫星相结合，能有效地管理、调度、配置公交车，做到了科学规划，合理安排。(2)该助手能够快速分析各时间地点的人流，节约用户的等候时间，提高人们的出行效率。(3)该助手工作的信息也将会得到保存，为改善交通现状提供依据。同时也对公交出行的财产安全等起到了一定的保障。(4)该助手实现了双向通信，不仅客户可以查阅到车站以及公交车的详细信息。同时司机也可以掌握站点以及附近车辆信息。(5)应用北斗短报文通信，可以使计算机处理中心获得更准确的地理位置信息，减少误差。

　　6、结语

　　通过北斗卫星定位系统与智能公交的结合产生的智能公交助手，将有效的解决交通拥堵、乘车难等问题。即便是在上下班高峰期，乘客通过智能公交助手了解车辆的拥挤情况以及道路的交通状况，配合车站工作室合理调度，用户以此作为参考来选择较为合理的线路，大大提高人们出行的效率，避免了公共资源的浪费。

　　参考文献：

　　[1]毕京学，甄杰，郭英. Android 手机 GPS 和 A-GPS 定位精度分析[J] . 测绘通报，2016( 7) ： 10-13.

　　推荐阅读：《智能建筑与城市信息》(月刊)创刊于1994年，由中国勘察设计协会主办。国家级刊物。

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文章名称： 基于北斗系统与视频图像技术的智能公交助手

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